Millised on SAR-i kolm erinevat polarisatsioonirežiimi?

1. Mis on SAR?polarisatsioon?
Polarisatsioon: H horisontaalne polarisatsioon; V vertikaalne polarisatsioon ehk elektromagnetvälja vibratsioonisuund. Kui satelliit edastab signaali maapinnale, võib kasutatava raadiolaine vibratsioonisuund olla mitmesugune. Praegu kasutatavad on:

Horisontaalne polarisatsioon (H-horisontaalne): Horisontaalne polarisatsioon tähendab, et kui satelliit edastab maapinnale signaali, on selle raadiolaine vibratsioonisuund horisontaalne. Vertikaalne polarisatsioon (V-vertikaalne): Vertikaalne polarisatsioon tähendab, et kui satelliit edastab maapinnale signaali, on selle raadiolaine vibratsioonisuund vertikaalne.

Elektromagnetlainete edastus jaguneb horisontaallaineteks (H) ja vertikaalseteks laineteks (V) ning vastuvõtt jaguneb samuti H- ja V-laineteks. H- ja V-lineaarset polarisatsiooni kasutav radarisüsteem kasutab edastus- ja vastuvõtupolarisatsiooni tähistamiseks sümbolite paari, seega võivad sellel olla järgmised kanalid – HH, VV, HV, VH.

(1) HH – horisontaalse edastuse ja horisontaalse vastuvõtu jaoks

(2) VV – vertikaalse edastuse ja vertikaalse vastuvõtu jaoks

(3) HV – horisontaalseks edastuseks ja vertikaalseks vastuvõtuks

(4) VH – vertikaalseks edastuseks ja horisontaalseks vastuvõtuks

Kahte esimest neist polarisatsioonikombinatsioonidest nimetatakse sarnasteks polarisatsioonideks, kuna edastus- ja vastuvõtupolarisatsioonid on samad. Kahte viimast kombinatsiooni nimetatakse ristpolarisatsioonideks, kuna edastus- ja vastuvõtupolarisatsioonid on teineteise suhtes ortogonaalsed.

2. Mis on SAR-is ühekordne polarisatsioon, kahekordne polarisatsioon ja täispolarisatsioon?

Üksikpolarisatsioon viitab (HH) või (VV), mis tähendab (horisontaalne edastus ja horisontaalne vastuvõtt) või (vertikaalne edastus ja vertikaalne vastuvõtt) (kui uurite meteoroloogilisi radareid, on see üldiselt (HH).)

Topeltpolarisatsioon viitab teise polarisatsioonirežiimi lisamisele ühele polarisatsioonirežiimile, näiteks (HH) horisontaalne edastus ja horisontaalne vastuvõtt + (HV) horisontaalne edastus ja vertikaalne vastuvõtt.

Täispolarisatsiooni tehnoloogia on kõige keerulisem, kuna see nõuab H ja V samaaegset edastamist, st neli polarisatsioonirežiimi (HH) (HV) (VV) (VH) eksisteerivad samaaegselt.

Radarisüsteemidel võib olla erinev polarisatsiooni keerukusaste:

(1) Üksikpolarisatsioon: HH; VV; HV; VH

(2)Kahekordne polarisatsioon: HH+HV; VV+VH; HH+VV

(3) Neli polarisatsiooni: HH+VV+HV+VH

Ortogonaalse polarisatsiooniga (st täispolarisatsiooniga) radarid kasutavad neid nelja polarisatsiooni ja mõõdavad kanalite vahelist faaside erinevust ja amplituudi. Mõned kahekordse polarisatsiooniga radarid mõõdavad ka kanalite vahelist faaside erinevust, kuna see faas mängib olulist rolli polarisatsiooniinfo eraldamisel.

Radarsatelliidi pildid Polarisatsiooni osas hajutavad erinevad vaadeldavad objektid erinevate langevate polarisatsioonilainete suhtes tagasi erinevaid polarisatsioonilaineid. Seetõttu saab kosmose kaugseire abil kasutada mitut sagedusriba infosisalduse suurendamiseks või erinevaid polarisatsioone sihtmärkide tuvastamise täpsuse parandamiseks.

3. Kuidas valida SAR-radarisatelliidi polarisatsioonirežiimi?

Kogemus näitab, et:

Merenduslike rakenduste puhul on L-riba HH-polarisatsioon tundlikum, samas kui C-riba VV-polarisatsioon on parem;

Madala hajumissagedusega rohu ja teede puhul muudab horisontaalne polarisatsioon objektide erinevused suuremaks, seega maastiku kaardistamiseks kasutatav kosmosest pärit SAR kasutab horisontaalset polarisatsiooni; maapinnal, mille karedus on suurem kui lainepikkus, ei ole HH ega VV osas ilmseid muutusi.

Sama objekti kaja tugevus erinevate polarisatsioonide korral on erinev ja samuti on erinev pildi toon, mis suurendab objekti tuvastamiseks vajalikku teavet. Sama polarisatsiooni (HH, VV) ja ristpolarisatsiooni (HV, VH) teabe võrdlemine võib radaripildi teavet oluliselt suurendada ning taimestiku ja teiste erinevate objektide polarisatsioonikajade vaheline teabe erinevus on tundlikum kui erinevate sagedusribade vaheline erinevus.
Seetõttu saab praktilistes rakendustes valida sobiva polarisatsioonirežiimi vastavalt erinevatele vajadustele ning mitme polarisatsioonirežiimi terviklik kasutamine soodustab objektide klassifitseerimise täpsuse parandamist.